Questões de Concurso sobre Campo e Força Magnética

Um gerador elétrico contém uma bobina de 80 espiras retangulares de 30,0 cm por 20,0 cm. A bobina é submetida a um campo magnético uniforme, de módulo B = 4,0 T, com $\overrightarrow{B}$ inicialmente perpendicular ao plano da bobina. Sendo assim, determine o valor máximo da força eletromotriz produzida quando a bobina gira a 1200 revoluções por minuto em torno de um eixo perpendicular a $\overrightarrow{B}$ e assinale a opção correta.

No espaço livre, a densidade de carga elétrica ρ_E e a densidade de corrente elétrica J_E são nulas. Nesta situação, fica destacada uma simetria entre o campo elétrico E e o campo magnético B nas equações de Maxwell. Por outro lado, quando ρ_E e J_E são diferentes de zero, esta simetria não é evidente. No entanto, caso existissem cargas magnéticas e, por sua vez, densidades de correntes magnéticas, tal simetria seria recuperada. Neste contexto, na presença de cargas magnéticas e densidades de correntes magnéticas, qual das seguintes equações de Maxwell estariam INCORRETAS?

(Dado: μ_o é a permeabilidade magnética no vácuo e ε_o é a permissividade elétrica no vácuo.)

(1) ∇.E = ρ_E/ε_o

(2) ∇.B = 0

(3) ∇×E = -(∂B/∂t)

(4) ∇×B = μ_oJ_E+μ_oε_o(∂E/∂t)

Considere um aro circular de área A , imerso em um campo magnético uniforme, formando um ângulo θ em relação ao vetor normal como mostra a figura a seguir.

Sabendo que o campo magnético varia com o tempo conforme a função B(t) = B₀ sen(ωt), podemos AFIRMAR que a força eletromotriz induzida no aro (considerando o aro imóvel) corresponde a:

A figura a seguir representa uma fita metálica com L=6,00 cm de comprimento, d=0,85 cm de largura e t=0,60 mm de espessura.

A fita está se movendo com velocidade constante, conforme figura, em uma região onde existe um campo magnético uniforme B = 1,00 mT perpendicular a ela. Considerando que a diferença de potencial entre os pontos P e Q da fita é 3,40 μV, determine a velocidade escalar v em m/s.

O físico Hans C. Oersted observou que um fio transportando corrente elétrica produz um campo magnético. A presença do campo magnético foi verificada ao aproximar uma bússola de um fio conduzindo corrente elétrica. A figura ilustra um fio percorrido por uma corrente elétrica i, constante e com sentido para cima. Os pontos A, B e C estão num plano transversal e equidistantes do fio. Em cada ponto foi colocada uma bússola.

Considerando apenas o campo magnético por causa da corrente i, as respectivas configurações das bússolas nos pontos A, B e C serão

O fluxo magnético Φ_E através de uma espira circular fechada, cuja resistência elétrica é igual a R, varia com o tempo t de acordo com a expressão Φ_E (t) = Φ₀ sen ϖt, sendo Φ₀ e ϖ constantes. Nessa situação, a intensidade da corrente elétrica i que flui através da espira varia com o tempo, de acordo com a expressão

Uma espira de cobre está totalmente imersa em um campo magnético variável. O gráfico ao lado representa o fluxo magnético Φ na espira ao longo do tempo t. Podemos então afirmar que o gráfico que representa a força eletromotriz induzida E, na espira, ao longo do tempo t, é representado por:

Desenhos Ilustrativos – Fora de Escala

É possível encontrar, em lojas de materiais elétricos, lanternas que funcionam sem o uso de pilhas. Basicamente, são três elementos que compõem esse tipo de lanterna: uma alavanca, um ímã e uma bobina (fios enrolados em forma de espiras). A alavanca é conectada ao ímã, que, ao ser pressionada, o faz girar dentro da bobina. É possível visualizar esta estrutura no interior da lanterna porque seu revestimento é transparente, como pode ser observado na imagem a seguir.

Do ponto de vista da Física, a lanterna acende porque o giro do ímã produz um campo

A partir das equações de Maxwell, encontre o campo magnético, no vácuo, sabendo que nesse mesmo ambiente existe um campo elétrico (E), no vácuo, com valor correspondente a:

$\overrightarrow{E}=E_{0}sen(\omega t-\beta z)\overrightarrow{J},$ onde E₀ é β são constantes.

O fluxo magnético hipotético através de cinco faces de um cubo é conhecido a partir da equação, 𝝓𝑩 = ± $\frac{N}{3}$ 𝑊𝑏, em que 1 ≤ 𝑵 ≤ 5 representa o número da face, ordenada de 1 a 5. O fluxo é positivo (para fora) se 𝑵 é par e negativo (para dentro) se 𝑵 é ímpar. Qual é o fluxo através da sexta face do dado?

Considere uma barra condutora de comprimento L = 50 cm que gira em torno de uma de suas extremidades em uma região do espaço onde há um campo magnético uniforme de intensidade 0,8 T, conforme a imagem a seguir:

De acordo com as Equações de Maxwell haverá uma força eletromotriz induzida entre as extremidades desse condutor que está relacionado com a variação do fluxo magnético que atravessa esse material. Desse modo, sabendo-se que o plano sobre o qual a barra gira é perpendicular às linhas de indução do campo magnético, qual será o valor da força eletromotriz induzida quando a barra girar com velocidade angular constante de valor ω?

Um solenoide é composto de 2 000 espiras de cobre enroladas em um núcleo de ferro, o qual proporciona a constante de permeabilidade magnética com o valor 4π.10^–7 T.m/A. O campo magnético no interior do solenoide, assim gerado, tem a intensidade de 2π.10^–2 T. A resistividade do cobre é de 1,7.10^–8 Ω.m, a área da secção transversal do fio constituinte das espiras é de 3,4 mm² e o comprimento total do fio é de 200 m. O solenoide é ligado em um gerador de corrente contínua de 12 V. Nessas condições, o comprimento do solenoide é de

Com relação ao campo magnético gerado por um ímã, analise os itens abaixo e marque a opção correta.

I - Ao se quebrar um ímã, cada pedaço irá formar um ímã de dois polos cada um.

II - Os polos de um ímã estão localizados exatamente nos seus extremos.

III - A força de atração entre dois ímãs é maior quanto maior a sua distância.

IV - Enquanto fora do ímã o sentido das linhas de campo é do polo norte para o polo sul, dentro do ímã o sentido é do polo sul para o polo norte.

Das afirmações feitas, pode-se dizer que

Se, para o imã fixo, a bobina girar em movimento circular uniforme próximo a ele, de modo que o plano da bobina varie de perpendicular à tangente com relação ao campo magnético do imã, então a corrente gerada na bobina será contínua.

Considere a configuração mostrada na figura em que dois fios de comprimento infinito passam pelos vértices A e B do triângulo isósceles de lado $L$. Por ambos os fios, passa uma corrente de ݅$i$ amperes entrando no plano da folha. Nesta situação, o vetor do campo magnético agindo no vértice P do quadrado, mostrado na figura, é dado por

A figura mostra (esquematicamente) como funciona o “espectrômetro de dampster”.

Numa região limitada há um campo magnético uniforme $\overrightarrow{B}$, perpendicular ao plano da figura, apontado para dentro. Quando partículas carregadas penetram nessa região perpendicularmente ao campo magnético $\overrightarrow{B}$, sua trajetória no interior do espectrômetro é um semicírculo.

Por meio de um dispositivo apropriado, fazem-se partículas carregadas penetrarem no espectrômetro com a mesma energia cinética.

Na tabela abaixo são dadas as características de três partículas, sendo $\ell$ o módulo da carga do elétron.

Sejam R_pr, R_d e R_α os raios dos semicírculos percorridos no interior do espectrômetro, respectivamente, pelo próton, pelo dêuteron e pela partícula α.

Esses raios são tais que

Pela Lei da Faraday, se a integral de linha do campo elétrico em torno de um caminho fechado for zero, então a taxa de variação do fluxo magnético através da área da superfície limitada por esse caminho será constante.

Em relação às equações de Maxwell para o eletromagnetismo, assinale a opção correta.

Por uma espira circular de raio r passa uma corrente i. Essa espira é colocada em uma superfície com um campo magnético uniforme B com perpendicular ao seu plano da espira. A força magnética que atua na espira é

A espectrometria de massas, representada na figura, a seguir, é uma técnica analítica muito usada para detectar e identificar moléculas de interesse por meio da medição da sua massa e da caracterização de sua estrutura química.

Na figura, os íons são acelerados pela diferença de potencial entre S e A, que entra na região em forma de um arco de circunferência, e que está sob a ação de um campo magnético B. Esses íons são defletidos em direção a uma emulsão fotográfica, o detector. Determine a razão q/m em função da diferença de potencial V com que as partículas são aceleradas, partindo da distância D entre a saída da fonte e o ponto de encontro com a chapa fotográfica, e do módulo do campo magnético B.